BALLESTA - Definición - Significado

01/09/2010

Tipo de muelle empleado en las suspensiones de los automóviles y de los vehículos en general. Está constituido por tiras de acero curvadas y superpuestas, unidas por medio de abrazaderas.
La primera aplicación de una ballesta a un vehículo, como elemento elástico de las suspensiones, y, por tanto, la primera tentativa válida de aplicación a un vehículo de un ingenio que permitiese neutralizar o amortiguar los saltos producidos por las irregularidades de los caminos, debe situarse en el siglo xvi. Anteriormente, en el siglo XV, ya se trató de hacer más confortables los carros suspendiendo su caja mediante cadenas o correas. Así surgió la carroza, cuyo perfeccionamiento estuvo condicionado precisamente por la adopción de la ballesta (las primeras eran un simple arco de acero sometido a fáciles roturas).

Los progresos de la ciencia y de la técnica condujeron, en el siglo XIX, a la invención del automóvil, pero el elemento fundamental de las suspensiones, es decir, el elemento elástico, permaneció invariable. Durante muchos años, decir suspensiones de un automóvil significaba decir ballestas; éstas se empleaban en los ejes rígidos, en los puentes De Dion, en las suspensiones independientes, etc., siguiendo el desarrollo técnico. Las disposiciones que se emplearon iban desde el tipo normal hasta el semicantiléver y cantilever: del tipo semielíptico al de un cuarto de elipse, con todas las combinaciones posibles (tipo elástico, tres cuartos de elipse, etc.), tal como se ilustra en las figuras.
La diferencia principal entre las suspensiones por ballestas y las de los demás tipos consiste en que las primeras pueden reunir, además de una función meramente elástica, otras de guiado de las ruedas con relación al bastidor o a la carrocería y de amortiguamiento de las oscilaciones de la masa suspendida. Entendida como órgano elástico, la ballesta es un muelle de acero que trabaja por flexión y puede suponerse que deriva de una viga de resistencia uniforme. Cuando la anchura es constante, en las secciones próximas al punto de aplicación de la fuerza de solicitación es menor y, por tanto, el material resulta poco aprovechado. En cambio, en la configuración triangular todo el material resulta igualmente solicitado y se consigue con ello el mínimo peso del muelle.
El coeficiente de utilización del material es, en cualquier caso, menor que en los muelles de torsión y que en los helicoidales. En la práctica, se puede substituir el muelle simple por un paquete de hojas (ballesta de varias hojas), en el cual aquél puede considerarse obtenido de la unión de unas tiras cortadas simétricamente con relación al eje longitudinal de la lámina triangular. Además, la realización práctica determina la presencia de ojos de articulación para las uniones situados en los extremos de la hoja más larga. Por razones de ruido, las articulaciones pueden realizarse mediante el empleo de silent blocks en lugar de ejes y cojinetes. Las diferentes hojas suelen ir agrupadas por medio de abrazaderas.
El material con que se construyen los muelles de ballesta pertenece en general a la clase de los aceros aleados con manganeso y silicio, de límite elástico elevado. Como en todos los tipos de muelles, el material se halla sometido a notables tensiones: para mejorar su resistencia a la fatiga se recurre al procedimiento especial del granallado o boleado, consistente en bombardear la superficie de las láminas con bolas de acero; también puede ser conveniente dar a las láminas tensiones previas permanentes, mediante una operación de laminado con rodillos, en sentido opuesto a las tensiones derivadas de la carga útil.
A veces, la hoja más larga, que es la que soporta mejores tensiones, ya que es la que efectúa la unión con la carrocería, se construye de mayor tamaño que las demás. En algunas construcciones (ballestas múltiples), las diferentes hojas pueden intervenir sucesivamente, consiguiéndose así una rigidez variable con la carga, de manera análoga a lo que sucede con los muelles helicoidales de paso variable.
Las ballestas son asimismo órganos de unión entre las ruedas y la carrocería. El tipo de unión depende de la suspensión.
El sistema más extendido antiguamente era aquél en que un puente rígido trasero se fijaba con abrazaderas a la parte central de las ballestas, mientras que la fijación a la carrocería se hacía directamente en los ojos delanteros y, por medio de unas pequeñas bielas o gemelos, a los ojos traseros. La finalidad de estas bielas consiste en permitir que el muelle se distienda bajo el efecto de la carga. Una aplicación de las suspensiones independientes es aquella en que los brazos inferiores de los cuadriláteros han sido substituidos por una ballesta que, al mismo tiempo, desarrolla la función de barra antibalanceo.
Sin embargo, la función de guiado y unión que desarrollan las ballestas no resulta satisfactoria, ya que es difícil que tenga al mismo tiempo gran flexibilidad en los movimientos deseados (por ejemplo, desplazamientos verticales) y gran rigidez en los movimientos no deseados (por ejemplo, desplazamiento transversal y ángulo de giro de un puente respecto a la caja, etc.). Por estos motivos, el empleo de las ballestas que a la vez tienen funciones de unión se limita a automóviles que requieren prestaciones moderadas desde el punto de vista de la estabilidad. Algunas tentativas para mejorar dicha situación consisten en la adición de cadenas cinemáticas de conducción (por ejemplo, una barra Pan-hard); sin embargo, en tal caso se pierde la ventaja de la sencillez original.
La tendencia más moderna es la de guiar la rueda mediante un mecanismo cinemático y encomendar a la ballesta tan sólo la misión de elasticidad. Dicha disposición del muelle de ballesta (que funciona también como barra antibalanceo) presenta en ciertos casos ventajas de aprovechamiento de espacio, aunque su peso con relación al de un muelle helicoidal que almacene la misma energía resulta mayor (el coeficiente He utilización de los muelles de ballesta es dos tercios del de los muelles helicoidales).
La capacidad de amortiguamiento de una ballesta deriva de las fuerzas de rozamiento que se generan a consecuencia del deslizamiento entre sus hojas. Si bien en los primeros tiempos este rozamiento era útil, posteriormente, con la aparición de amortiguadores efectivos, se trató de eliminarlo; en efecto, al tratarse de rozamiento de tipo seco, es decir, independiente de la magnitud de los movimientos, las ballestas quedarían bloqueadas cuando se pasase sobre irregularidades pequeñas. Esto trae consigo deficientes características de confort y un ruido molesto. Por ello se requiere un mantenimiento frecuente, consistente en una lubricación a base de aceite y grafito. Para eliminar estos inconvenientes se adoptan también soluciones de hoja única o de pocas hojas.

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